ГИРОСКОП Российский патент 2003 года по МПК G01C19/02 

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к гироскопическим преобразователям угловой скорости.

Известен гироскоп, содержащий гиромотор, кардан, ротор, датчики угла и датчики момента [1].

Наиболее близким по технической сущности является гироскоп [2], содержащий гиромотор, ротор, датчики угла и датчики момента, узел упругого подвеса, имеющий соединенную с валом гироскопа неподвижную часть и соединенную с ротором по соприкасающимся поверхностям подвижную часть.

Недостатком такого гироскопа является повышенные случайная и систематическая составляющие дрейфа, обусловленные нестабильностью соединения ротора с подвижной частью узла упругого подвеса вследствие либо недостаточной, либо сверхвысокой жесткости устройства соединения ротора с подвижной частью.

Техническим результатом изобретения является повышение точности гироскопа.

Данный технический результат достигается в гироскопе, содержащем гиромотор, ротор, датчики утла и датчики момента, узел упругого подвеса, имеющий соединенную с валом гироскопа неподвижную часть и соединенную с ротором по соприкасающимся поверхностям подвижную часть, тем, что в местах соприкосновения поверхностей ротора и подвижной части выполнено по n (n=3, 4...) выступов на роторе и подвижной части, между соприкасающимися поверхностями ротора и подвижной части выполнено клеевое соединение, внутренние поверхности выступов на роторе совмещены с внешними поверхностями выступов на подвижной части, по периметру соединения поверхностей выступов на роторе с поверхностями выступов на подвижной части посредством лазерной сварки выполнен сварной швов.

В частном случае в гироскопе клеевое соединение выполнено вплоть до сварного шва.

Посредством выполнения выступов на роторе и подвижной части узла упругого подвеса, выполнения клеевого соединения соприкасающихся поверхностей ротора и подвижной части, выполнения посредством лазерной сварки сварного шва по периметру соединения выступов на роторе и подвижной части обеспечивается такое соединение ротора с узлом упругого подвеса, при котором клеевое соединение создает свободу относительного перемещения ротора и узла подвеса, а сварное соединение ограничивает его величину. В результате температурные деформации в гироскопе имеют стабильный характер, повышается стабильность дрейфа гироскопа и повышается его точность.

На фиг.1 представлен общий вид гироскопа, на фиг.2, 3 - виды ротора гироскопа, на фиг.4, 5 - виды узла упругого подвеса, на фиг.6, 7 - виды сборки узла упругого подвеса с ротором гироскопа, на фиг.8, 9 - виды выполнения упругого подвеса, на фиг.10 - схема расположения измерительных осей гироскопа.

В гироскопе (фиг. 1) в корпусе 1 с крышкой 2 и кожухом 3 установлен статор 4 гиромотора, ротор 5 которого посредством вала 6 установлен в подшипниках 7^I, 7^II с осью вращения 8-8.

Неподвижная часть 9 узла упругого подвеса 10 установлена на валу 6. На подвижной части 11 узла упругого подвеса 10 установлен ротор 12 гироскопа, на котором закреплены постоянные кольцевые магниты 13^I, 13^II с радиальным направлением намагниченности. В корпусе 1 установлены компенсационные катушки 14^I, 14^II первого датчика момента и П-образные магнитные системы 15^I, 15^II одного из датчиков угла индуктивного типа, содержащие сердечник и обмотку.

Со стороны торцевой поверхности 16 (фиг.2) ротора 12 в количестве n (n= 3, 4...) выполнены выступы 17^I, 17^II, ..., 17⁽ⁱ⁾, ..., 17⁽ⁿ⁾, внутренние поверхности которых совпадают с внутренней цилиндрической поверхностью 18 ротора 12.

Выступы 17^I, 17^II, ..., 17⁽ⁱ⁾,... 17⁽ⁿ⁾ выполнены длиной l₁ вдоль оси вращения 8-8 (фиг.3).

На торцевой поверхности 19 (фиг. 4) подвижной части 11 узла упругого подвеса 10 выполнены выступы 20^I, 20^II... 20⁽ⁱ⁾....20⁽ⁿ⁾, внешние поверхности которых совпадают с внешней цилиндрической поверхностью 21 подвижной части 11.

Вдоль оси вращения 8-8 выступы 20^I, 20^II, ..., 20⁽ⁱ⁾, ..., 20⁽ⁿ⁾ выполнены длиной l₁ (фиг.5), а внешняя цилиндрическая поверхность 21 подвижной части 11 выполнена на длине l₂.

Внешняя цилиндрическая поверхность 21 (фиг.6) подвижной части 11 узла упругого подвеса 10 совмещена с внутренней цилиндрической поверхностью 18 ротора 12 на длине l₂, по которой выполнено клеевое соединение внешней цилиндрической поверхности 21 подвижной части 11 с внутренней цилиндрической поверхностью 18 ротора 12. Совпадающие с внешней цилиндрической поверхностью 21 подвижной части 11 внешние поверхности выступов 20^I, 20^II, ..., 20⁽ⁱ⁾, .. ., 20⁽ⁿ⁾ на подвижной части 11 совмещены с совпадающими с внутренней цилиндрической поверхностью 18 ротора 12 внутренними поверхностями выступов 17^I, 17^II, ..., 17⁽ⁱ⁾, ..., 17⁽ⁿ⁾ на роторе 12 по их длине l₁.

По периметру линий 22^I, 22^II, ..., 22⁽ⁱ⁾, ..., 22⁽ⁿ⁾ соединения внутренних цилиндрических поверхностей выступов 17^I, 17^II, ..., 17⁽ⁱ⁾, ..., 17⁽ⁿ⁾ на роторе 12 с внешними цилиндрическими поверхностями выступов 20^I, 20^II ... 20⁽ⁱ⁾...20⁽ⁿ⁾ на подвижной части 11 выполнен сварной шов посредством лазерной сварки, обеспечивающей ограниченную глубину сварного соединения (фиг.7).

В узле упругой опоры 10 (фиг.8 ) посредством отверстий 23^I, 23^II образована упругая перемычка 24. Первая ось подвеса 25-25 образована упругой перемычкой 26 (фиг.9) в результате выполнения в узле упругой опоры 10 отверстий 27^I, 27^II с осями, перпендикулярными осям отверстий 23^I, 23^II.

Вторая ось подвеса 28-28 образована упругой перемычкой 24 (фиг.8).

Расположением магнитных систем 15^I, 15^II (фиг.10) первого датчика угла и компенсационных катушек 14^III, 14^iv второго датчика момента образована первая измерительная ось 29-29 гироскопа. Расположением магнитных систем 15^III, 15^iv второго датчика угла и компенсационных катушек 14^I, 14^II второго датчика момента образована вторая измерительная ось 30-30 гироскопа.

Магнитные системы 15^III, 15^iv второго датчика угла выполнены аналогично магнитным системам 15^I, 15^II первого датчика угла. Компенсационные катушки 14^III, 14^iv второго датчика момента выполнены аналогично компенсационным катушкам 14^I, 14^II первого датчика момента.

Гироскоп работает следующим образом.

В качестве чувствительного элемента индикаторного гиростабилизатора гироскоп посредством первого датчика угла с магнитными системами 15^I, 15^II измеряет угол отклонения гиростабилизированной платформы от положения, заданного ротором 12 гироскопа, относительно первой измерительной оси 29-29. Угол отклонения по второй измерительной оси 30-30 измеряется вторым датчиком угла.

В гироскопе как датчике угловой скорости при наличии угловой скорости по первой измерительной оси 29-29 первый датчик угла с магнитными системами 15^I, 15^II выдает сигнал отклонения ротора 12 от начального положения. Сигнал о первого датчика угла усиливается и подается на компенсационные катушки 14^III, 14^iv второго датчика момента, создаваемым моментом которого ротор 12 возвращается в начальное положение. Ток компенсационных катушек 14^III, 14^iv является мерой угловой скорости по первой измерительной оси 29-29 гироскопа. Аналогичным образом при использовании второго датчика угла и компенсационных катушек 14^I, 14^II первого датчика момента измеряется угловая скорость по второй измерительной оси 30-30.

При выполнении полностью клеевого соединения ротора 12 с подвижной частью 11 при температурных деформациях происходит произвольное изменение положения центра масс ротора 12. Поэтому увеличиваются случайная и систематическая составляющие дрейфа гироскопа.

При выполнении только сварного соединения ротора 12 с подвижной частью 11 температурные деформации имеют большую величину, в результате чего повышаются случайная и систематическая составляющие дрейфа гироскопа.

Комбинированное частично клеевое, частично сварное соединение ротора 12 с подвижной частью 11 обеспечивает уменьшенные температурные деформации соединяемых деталей и придает им стабильный характер. Поэтому уменьшаются случайная и систематическая составляющие дрейфа гироскопа.

Источники информации
1. Гироскопические системы. Под редакцией Д. С.Пельпора, М.: Высшая школа, 1960, с. 64, 65.

2. Д.С.Пельпор, В.А.Матвеев, В.Д.Арсеньев. Динамически настраиваемые гироскопы. М.: Машиностроение, 1988, с. 231, рис. 6, 8.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к гироскопическим преобразователям угловой скорости. Гироскоп содержит гиромотор, ротор, датчики угла и датчики момента, узел упругого подвеса, имеющий соединенную с валом гироскопа неподвижную часть и соединенную с ротором по соприкасающимся поверхностям подвижную часть. На роторе и подвижной части узла упругого подвеса выполнены выступы, между соприкасающимися поверхностями ротора и подвижной части выполнено клеевое соединение. По периметру соединения поверхностей выступов на роторе и подвижной части посредством лазерной сварки выполнен сварной шов. Техническим результатом является повышение точности гироскопа. 1 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Гироскоп, содержащий гиромотор, ротор, датчики угла и датчики момента, узел упругого подвеса, имеющий соединенную с валом гироскопа неподвижную часть и соединенную с ротором по соприкасающимся поверхностям подвижную часть, отличающийся тем, что в местах соприкосновения поверхностей ротора и подвижной части выполнено по n (n= 3, 4. . . ) выступов на роторе и подвижной части, между соприкасающимися поверхностями ротора и подвижной части выполнено клеевое соединение, внутренние поверхности выступов на роторе совмещены с внешними поверхностями выступов на подвижной части, по периметру соединения поверхностей выступов на роторе с поверхностями выступов на подвижной части посредством лазерной сварки выполнен сварной шов. 2. Гироскоп по п. 1, отличающийся тем, что клеевое соединение выполнено вплоть до сварного шва.